JP2000081322A - Slip angle measuring method and apparatus - Google Patents

Slip angle measuring method and apparatus

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JP2000081322A
JP2000081322A JP10251543A JP25154398A JP2000081322A JP 2000081322 A JP2000081322 A JP 2000081322A JP 10251543 A JP10251543 A JP 10251543A JP 25154398 A JP25154398 A JP 25154398A JP 2000081322 A JP2000081322 A JP 2000081322A
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JP
Japan
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road surface
slip angle
surface image
image
vehicle
Prior art date
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Pending
Application number
JP10251543A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Jiyouyuu Hakozaki
譲優 箱崎
Masahiko Mizuno
雅彦 水野
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Toyota Motor Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
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Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp, Toyota Central R&D Labs Inc filed Critical Toyota Motor Corp
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Publication of JP2000081322A publication Critical patent/JP2000081322A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately determine a slip angle. SOLUTION: Images of a road surface taken by CCD cameras 14a-14d mounted on wheels 12a-12d are recorded into a VTR device 20. A slip angle calculator 24 determines a slip angle from the image of the road surface. The flow of the road surface appears on the image of the road surface during the exposure period of the cameras. The slip angle is determined from the direction of the flow of the road surface. The use of a lighter solid sate image sensing device such as CCD permits accurate determination of the slip angle.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、画像計測技術を利
用した車両のスリップ角測定方法および装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for measuring a vehicle slip angle using an image measurement technique.

【0002】[0002]

【従来の技術】周知のように、車両の開発においてはス
リップ角が計測され、車両挙動を表すパラメータとして
用いられる。スリップ角は、例えば、タイヤスリップ角
および車体スリップ角であり、それぞれ、タイヤおよび
車体が路面に対して動く方向を示す角度である。ここで
は主としてタイヤスリップ角を取り上げて説明するが、
本発明はタイヤスリップ角の測定に限定されるものでは
ない。
2. Description of the Related Art As is well known, in vehicle development, a slip angle is measured and used as a parameter representing vehicle behavior. The slip angle is, for example, a tire slip angle and a vehicle body slip angle, and is an angle indicating a direction in which the tire and the vehicle body move with respect to a road surface, respectively. Here, we will mainly focus on the tire slip angle.
The invention is not limited to measuring tire slip angles.

【0003】図1を参照すると、X方向はタイヤの回転
軸方向であり、Y方向はタイヤが転がる方向であり、V
x、Vyは、それぞれ、X、Y方向にタイヤが動く速度
である。タイヤスリップ角θは、θ=tan-1(Vx/
Vy)で表される。タイヤスリップ角は、タイヤのテス
トや車両安定化装置の開発などに用いられる。車両安定
化装置は、車体の回転モーメントを抑制して車両挙動を
安定化させる装置である。
Referring to FIG. 1, the X direction is the direction of the rotation axis of the tire, the Y direction is the direction in which the tire rolls,
x and Vy are the speeds at which the tire moves in the X and Y directions, respectively. The tire slip angle θ is θ = tan −1 (Vx /
Vy). The tire slip angle is used for tire testing, development of a vehicle stabilization device, and the like. The vehicle stabilizing device is a device that suppresses a turning moment of a vehicle body to stabilize a vehicle behavior.

【0004】スリップ角測定装置としては、超音波タイ
プやフォトダイオードタイプのものが知られている。例
えば、特開平8−183434号公報には、超音波タイ
プの測定装置が開示されている。
[0004] As the slip angle measuring device, an ultrasonic type and a photodiode type are known. For example, Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 8-183434 discloses an ultrasonic type measuring device.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来の市販のスリップ
角計を用いる場合、一般には、比較的重量の重い計測ユ
ニット(例えば約3kg)を車輪に取り付けなければな
らず、このことは測定精度の点から問題である。ユニッ
ト重量の増加により、車両ばね下重量が増加し、それに
より本来起こり得ないばね下の運動が起因されるため
に、ユニットを取り付けた時と取り付けない時の車両運
動が異なってしまう可能性が高いからである。これは計
測装置としてスリップ角計を用いる場合において致命的
な欠点となりうる。
When a conventional commercial slip angle meter is used, a relatively heavy measuring unit (for example, about 3 kg) must be generally mounted on the wheel, which means that the measuring accuracy is low. It is a problem from the point of view. Increasing the unit weight increases the unsprung vehicle weight, which can result in unsprung movements that would not otherwise occur, which could result in different vehicle movements when the unit is installed and when it is not installed. Because it is expensive. This can be a fatal drawback when using a slip angle meter as a measuring device.

【0006】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、スリップ角を精度よく検出可能な
新たな測定方法および装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a new measuring method and apparatus capable of detecting a slip angle with high accuracy.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明のスリップ角測定
方法は、車両に搭載されたカメラを用いて走行中に路面
画像を撮影し、路面画像からスリップ角を求めることを
特徴とする。路面画像は、例えば、固体撮像素子を有す
る軽量のカメラを用いて撮影することができる。光ファ
イバー等の伝達手段を利用して路面画像をカメラに導い
てもよい。
The slip angle measuring method according to the present invention is characterized in that a road surface image is photographed while traveling using a camera mounted on a vehicle, and a slip angle is obtained from the road surface image. The road surface image can be taken using, for example, a lightweight camera having a solid-state imaging device. The road surface image may be guided to the camera using a transmission means such as an optical fiber.

【0008】路面の撮影の際、カメラ露光時間の間に車
両が移動するため、路面画像は、路面の細かな模様を捉
えることはできない。路面画像には、いわゆるぶれた画
像のようにカメラ露光時間の間の路面の流れが映る。こ
のことを利用し、路面画像中の路面の流れ方向からスリ
ップ角を求めることができる。このように、本発明は、
ぶれた路面画像からスリップ角を求めるので、標準的な
カメラを使って少ない費用でスリップ角測定ができると
いう点でも有利である。
When a road surface is photographed, the vehicle moves during the camera exposure time, so that the road surface image cannot capture a fine pattern of the road surface. The road surface image reflects the flow of the road surface during the camera exposure time like a so-called blurred image. By utilizing this, the slip angle can be obtained from the flow direction of the road surface in the road surface image. Thus, the present invention provides
Since the slip angle is obtained from the blurred road surface image, there is an advantage that the slip angle can be measured with a small cost using a standard camera.

【0009】好ましくは、路面画像から互いに類似する
複数のパターンを探し出し、該複数のパターンの位置か
ら路面の流れ方向を求める。互いに類似するパターン
は、路面の流れ方向に沿ってずれた位置に存在するの
で、それらのパターンの位置関係から路面の流れ方向が
分かる。このような処理により、路面の流れ方向を正確
に求められる。
Preferably, a plurality of patterns similar to each other are searched for from the road surface image, and the flow direction of the road surface is determined from the positions of the plurality of patterns. Since patterns similar to each other exist at positions shifted along the flow direction of the road surface, the flow direction of the road surface can be determined from the positional relationship between those patterns. By such processing, the flow direction on the road surface can be accurately obtained.

【0010】本発明は、タイヤスリップ角、車体スリッ
プ角および他の任意のスリップ角の測定に適用可能であ
る。例えば、車輪から見た路面画像からタイヤスリップ
角を求めることができる。また、車体から見た路面画像
から車体スリップ角を求めることができる。また、車体
から見た路面画像および車輪舵角からタイヤスリップ角
を求めることができる。
The present invention is applicable to measuring tire slip angles, vehicle body slip angles and any other slip angles. For example, a tire slip angle can be obtained from a road surface image viewed from a wheel. Further, the vehicle body slip angle can be obtained from a road surface image viewed from the vehicle body. Further, a tire slip angle can be obtained from a road surface image viewed from the vehicle body and a wheel steering angle.

【0011】本発明の別の態様はスリップ角測定装置で
あり、この測定装置は、車両に搭載され、走行中に路面
画像を撮影する撮影手段と、撮影手段が撮影した路面画
像からスリップ角を求めるスリップ角算出手段と、を含
む。
Another aspect of the present invention is a slip angle measuring device, which is mounted on a vehicle, and that has a photographing means for photographing a road surface image while the vehicle is running, and a slip angle from a road surface image photographed by the photographing means. Means for calculating a slip angle to be obtained.

【0012】以上のように、本発明によれば、路面画像
からスリップ角が求められる。路面画像は軽量な固体撮
像素子等を使って取得することができるので、測定機器
重量の測定データへの影響を少なくできる。これによ
り、スリップ角を精度よく検出することができる。
As described above, according to the present invention, the slip angle is obtained from the road surface image. Since the road surface image can be acquired using a lightweight solid-state imaging device or the like, the influence of the weight of the measuring device on the measurement data can be reduced. Thereby, the slip angle can be accurately detected.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
(以下、実施形態)について図面を参照し説明する。本
実施形態では、タイヤスリップ角の測定に本発明が適用
される。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention (hereinafter, embodiments) will be described below with reference to the drawings. In the present embodiment, the present invention is applied to measurement of a tire slip angle.

【0014】図2は本実施形態のスリップ角測定装置を
示しており、車両10の4つの車輪12a〜12dに
は、それぞれCCDカメラ(電荷結合素子カメラ)14
a〜14dが取り付けられている。ここで、図中のFR
は右前輪を、FLは左前輪を、RRは右後輪を、RLは
左後輪をあらわす。
FIG. 2 shows a slip angle measuring device according to the present embodiment. CCD cameras (charge-coupled device cameras) 14 are attached to four wheels 12a to 12d of a vehicle 10, respectively.
a to 14d are attached. Here, FR in the figure
Denotes a front right wheel, FL denotes a front left wheel, RR denotes a rear right wheel, and RL denotes a rear left wheel.

【0015】図3を参照すると、CCDカメラ14はカ
メラ取付治具50に取り付けられ、取付治具50が車輪
12に取り付けられている。取付治具50は、回転部材
52及び非回転部材54を有する。回転部材52はホイ
ール56とともに回転する。非回転部材54は、転がり
軸受け58を介して回転部材52に取り付けられ、ま
た、リンク60を介して車体に連結されている。従っ
て、非回転部材54は、車輪12と一体となって向きを
変えるが、車輪12とともに回転することはない。CC
Dカメラ14は、下方を向けて非回転部材54に固定さ
れ、非回転部材54とともに向きを変える。
Referring to FIG. 3, the CCD camera 14 is mounted on a camera mounting jig 50, and the mounting jig 50 is mounted on the wheels 12. The mounting jig 50 has a rotating member 52 and a non-rotating member 54. The rotating member 52 rotates together with the wheel 56. The non-rotating member 54 is attached to the rotating member 52 via a rolling bearing 58, and is connected to the vehicle body via a link 60. Therefore, the non-rotating member 54 changes its direction integrally with the wheel 12, but does not rotate with the wheel 12. CC
The D camera 14 is fixed downward to the non-rotating member 54 and changes its direction together with the non-rotating member 54.

【0016】図2に戻り、CCDカメラ14a〜14d
は、それぞれ、カメラコントロールユニット16a〜1
6dの制御の下で、車両10の実走行中に下方の路面を
撮影する。路面画像のアナログ映像信号は、カメラコン
トロールユニット16a〜16dよりマルチビュワー1
8へと出力される。マルチビュワー18は、画面合成機
能を持ち、4つの映像信号を合成して、図4に示すよう
な4分割画面を生成する。合成路面画像は、マルチビュ
ワー18からVTR装置20に出力され、記録される。
路面画像の撮影は所定の撮影周期(例えば1/60秒)
毎に行われ、そして、この撮影周期毎に1つの合成路面
画像の生成および記録が行われる。
Returning to FIG. 2, the CCD cameras 14a to 14d
Are the camera control units 16a-1
Under the control of 6d, the lower road surface is photographed while the vehicle 10 is actually traveling. The analog video signal of the road surface image is transmitted to the multiviewer 1 from the camera control units 16a to 16d.
8 is output. The multiviewer 18 has a screen synthesizing function and synthesizes four video signals to generate a 4-split screen as shown in FIG. The composite road surface image is output from the multiviewer 18 to the VTR device 20 and recorded.
The road surface image is photographed at a predetermined photographing cycle (for example, 1/60 second)
And one synthetic road surface image is generated and recorded in each photographing cycle.

【0017】路面画像を記録したビデオテープは、VT
R装置20から取り外され、車両から持ち出され、車外
の画像処理装置22にセットされる。画像処理装置22
は、路面画像のアナログ映像信号をデジタル信号に変換
し、スリップ角算出装置24に出力する。ここでは、オ
リジナルの白黒画像から、256階調のグレースケール
デジタル画像への変換が行われる。スリップ角算出装置
24は、通常のパーソナルコンピュータまたはワークス
テーション等にスリップ角算出プログラムを組み込んだ
ものである。スリップ角算出プログラムは、以下に説明
するスリップ角算出アルゴリズムに従って路面画像から
スリップ角を算出するプログラムである。
A video tape on which a road surface image is recorded is a VT
It is removed from the R device 20, taken out of the vehicle, and set in the image processing device 22 outside the vehicle. Image processing device 22
Converts the analog video signal of the road surface image into a digital signal and outputs the digital signal to the slip angle calculation device 24. Here, conversion from an original black-and-white image to a 256-level grayscale digital image is performed. The slip angle calculation device 24 is a device in which a slip angle calculation program is incorporated in an ordinary personal computer or a workstation. The slip angle calculation program is a program that calculates a slip angle from a road surface image according to a slip angle calculation algorithm described below.

【0018】図4を再び参照すると、各車輪の路面画像
は、1回の撮影で得られたものであり、動画像の1フィ
ールド(または1フレーム)、あるいは、静止画像に相
当する。カメラ露光時間の間に、車速に応じた距離だけ
路面が動く。そのため、路面の模様、例えば粒状の細か
な模様は鮮明には撮影されない。その代わりに、路面画
像は、いわゆる「ぶれた画像」になる。しかし、短い露
光時間の間には路面がほぼ一定方向に動くので、上記の
「ぶれた画像」には、路面の流れが縞模様になって現れ
る。この縞模様の方向を路面の流れ方向として求めれ
ば、撮影時点のスリップ角が算出できる。
Referring to FIG. 4 again, the road surface image of each wheel is obtained by one photographing, and corresponds to one field (or one frame) of a moving image or a still image. The road surface moves by a distance corresponding to the vehicle speed during the camera exposure time. Therefore, a road surface pattern, for example, a granular fine pattern is not clearly photographed. Instead, the road surface image becomes a so-called “blurred image”. However, since the road surface moves in a substantially constant direction during the short exposure time, the flow of the road surface appears as a stripe pattern in the "blurred image". If the direction of the striped pattern is determined as the direction of flow on the road surface, the slip angle at the time of shooting can be calculated.

【0019】なお、CCDカメラ14の露光時間は、路
面の流れが適切に路面画像に現れるように調整、設定さ
れている。露光時間が長すぎたり、短すぎると、路面の
流れの状態を捉らえにくくなるからである。露光時間の
長さは、CCDカメラ14の電子シャッターまたは機械
的シャッターのシャッタースピードにより決まる。CC
Dカメラ14は、カメラコントロールユニット16に指
示されたシャッタースピードで路面を撮影する。
The exposure time of the CCD camera 14 is adjusted and set so that the flow on the road surface appropriately appears on the road surface image. If the exposure time is too long or too short, it becomes difficult to grasp the state of the flow on the road surface. The length of the exposure time is determined by the shutter speed of the electronic shutter or the mechanical shutter of the CCD camera 14. CC
The D camera 14 captures an image of the road surface at the shutter speed specified by the camera control unit 16.

【0020】好ましくは、撮影時の車速に応じて露光時
間(シャッタースピード)を調整する。車速に応じた速
さで路面が流れるからである。車速が大きいときには、
露光時間を短く設定し、車速が小さいときには、露光時
間を長くする。これにより、任意の車速で路面の流れ状
態が良好に撮影される。例えば、時速55kmで車両が
走行している場合には、露光時間を1/125秒に設定
すれば、路面はフレーム内で122mm程度流れ、図4
に示すような縞模様の画像が得られる。
Preferably, the exposure time (shutter speed) is adjusted according to the vehicle speed at the time of photographing. This is because the road surface flows at a speed corresponding to the vehicle speed. When the vehicle speed is high,
The exposure time is set short, and when the vehicle speed is low, the exposure time is lengthened. As a result, the flow state on the road surface is satisfactorily photographed at an arbitrary vehicle speed. For example, when the vehicle is traveling at 55 km / h, if the exposure time is set to 1/125 second, the road surface flows about 122 mm in the frame, and
As a result, a striped image as shown in FIG.

【0021】次に、図5を参照し、本実施形態の具体的
なスリップ角算出処理を説明する。図5(a)は、図4
の合成路面画像の1/4の画像である。路面画像には、
画素を基準として、水平方向にx軸、垂直方向にy軸が
設定されている。画像の中心点は(Xi,Yi)であ
る。中心点(Xi,Yi)を中心とする所定の形状の領
域をもつ基準パターンが設定される。また、中心点(X
i,Yi)を中心とする長方形の探索エリアが設定され
る。探索エリアの四隅の座標は、それぞれ、(Xmi
n,Ymin)、(Xmax,Ymin)、(Xmi
n,Ymax)、(Xmax,Ymax)である。以下
のようにして、探索エリアの中から基準パターンと類似
するパターンが探索される。
Next, a specific slip angle calculating process of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5A shows FIG.
Is a quarter of the combined road surface image. Road surface images include
The x-axis is set in the horizontal direction and the y-axis is set in the vertical direction based on the pixel. The center point of the image is (Xi, Yi). A reference pattern having an area of a predetermined shape centered on the center point (Xi, Yi) is set. In addition, the center point (X
A rectangular search area centered on (i, Yi) is set. The coordinates of the four corners of the search area are (Xmi
n, Ymin), (Xmax, Ymin), (Xmi
n, Ymax) and (Xmax, Ymax). In the following manner, a pattern similar to the reference pattern is searched from the search area.

【0022】図5(b)に示すように、まず、探索エリ
アの端の点(Xmin,Ymin)を中心にもつ比較対
象パターンが基準パターンと比較される。ここでは周知
の正規化相関法を用いたパターンマッチング処理が行わ
れ、2つのパターンの類似度が求められる。比較対象パ
ターンを1画素分x方向にずらして、再びマッチング処
理が行われ、類似度が求められる。比較対象パターンの
中心点が(Xmax,Ymin)に到達するまで、同様
の処理が繰り返される。そして、比較対象となったすべ
てのパターンの中から、最も大きな類似度を持つ最大類
似パターンが選択され、その中心点(X1,Y1)が検
出、記録される(図5(c))。
As shown in FIG. 5B, first, a comparison target pattern centered on the end point (Xmin, Ymin) of the search area is compared with the reference pattern. Here, a pattern matching process using a well-known normalized correlation method is performed, and the similarity between the two patterns is obtained. The pattern to be compared is shifted by one pixel in the x direction, the matching process is performed again, and the similarity is obtained. The same processing is repeated until the center point of the comparison target pattern reaches (Xmax, Ymin). Then, the largest similar pattern having the largest similarity is selected from all the patterns to be compared, and its center point (X1, Y1) is detected and recorded (FIG. 5C).

【0023】次に、Yminより所定数ysだけ大きな
y座標に関して、上記と同様の処理が行われる。比較対
照パターンの中心点を(Xmin,Ymin+ys)か
ら(Xmax,Ymin+ys)まで1画素分ずつずら
しながら、パターンマッチングが行われる。最大類似パ
ターンの中心点が検出され、記録される。
Next, the same processing as described above is performed for the y coordinate which is larger than Ymin by a predetermined number ys. The pattern matching is performed while shifting the center point of the comparison pattern from (Xmin, Ymin + ys) to (Xmax, Ymin + ys) by one pixel. The center point of the largest similar pattern is detected and recorded.

【0024】比較対照パターンを所定数ysずつ段階的
に下方に移動させながら、同様の処理が繰り返される。
順次、最大類似パターンの中心点が求められ、記録され
る。路面の流れ方向にはほぼ同じパターンが並ぶはずで
ある。従って、上記の処理の結果、図5(d)に示すよ
うに、路面流れ方向に沿ってほぼ等しい間隔で並ぶ最大
類似パターン中心点が得られる。最初に得られた中心点
を(X1,Y1)、j番目に得られた中心点を(Xj,
Yj)、最後に得られた中心点を(Xn,Yn)とす
る。適当な数(例えば30程度)の類似パターンが獲得
されるように、y軸方向に比較対照パターンをずらす距
離ysが設定されている。
The same processing is repeated while moving the comparative pattern stepwise downward by a predetermined number ys.
The center point of the maximum similar pattern is sequentially obtained and recorded. Almost the same pattern should be lined up in the flow direction on the road surface. Therefore, as a result of the above processing, as shown in FIG. 5D, the maximum similar pattern center points arranged at substantially equal intervals along the road surface flow direction are obtained. The first obtained center point is (X1, Y1), and the j-th obtained center point is (Xj,
Yj), and the finally obtained center point is (Xn, Yn). The distance ys for shifting the comparison pattern in the y-axis direction is set so that an appropriate number (for example, about 30) of similar patterns are obtained.

【0025】さらに、図5(e)に示すように、最大類
似パターン中心点(X1,Y1)〜(Xn,Yn)(の
近傍)を通る1本の近似直線Lが、二乗平均手法を用い
て求められる。得られた直線Lとy軸の成す角度を求め
れば、その角度がタイヤスリップ角θである。
Further, as shown in FIG. 5 (e), one approximate straight line L passing through (in the vicinity of) the central points (X1, Y1) to (Xn, Yn) of the maximum similar pattern is formed by using the mean square method. Required. When the angle between the obtained straight line L and the y-axis is obtained, the angle is the tire slip angle θ.

【0026】ただし、CCDカメラの取付角度の誤差等
のため、タイヤの回転軸方向と画像のX軸は完全には一
致していない。そこで、車両が直進しスリップ角が0の
状態で、上記と同様にしてスリップ角を測定し、測定値
をスリップ角基準誤差θ0として記録しておく。直線L
とy軸のなす角度からスリップ角基準誤差θ0を差し引
くことにより、タイヤスリップ角θがより正確に求めら
れる(図5(f))。
However, the direction of the rotation axis of the tire does not completely match the X-axis of the image due to an error in the mounting angle of the CCD camera and the like. Therefore, in a state where the vehicle goes straight and the slip angle is 0, the slip angle is measured in the same manner as described above, and the measured value is recorded as the slip angle reference error θ0. Straight line L
By subtracting the slip angle reference error θ0 from the angle formed between the tire slip angle θ and the y-axis, the tire slip angle θ can be obtained more accurately (FIG. 5F).

【0027】図6は、上記のスリップ角算出処理のフロ
ーチャートである。スリップ角算出装置24のCPU
は、まず、1枚の路面画像を読み込む(S10)。ここ
では、図4の合成路面画像の1/4の画像、例えば、左
前輪FLの画像が入力される。そして、入力された画像
の中央に基準パターンが設定される(S12)。基準パ
ターンの中心点は(Xi,Yi)である。基準パターン
と比較対象パターンのパターンマッチングが行われる
(S14)。最初の比較対象パターンの中心点は、(X
min,Ymin)である。マッチング結果の類似度
が、パターン中心点と関連づけて記録される。中心点の
x座標がXmaxである比較対象パターンのマッチング
を行うまでは、すなわち、探索エリアの右端の比較対象
パターンのマッチングが終わるまでは、S16の判断ス
テップを経てS14の処理が繰り返し行われる。
FIG. 6 is a flowchart of the above-described slip angle calculation process. CPU of slip angle calculation device 24
First, one road surface image is read (S10). Here, an image of の of the combined road surface image of FIG. 4, for example, an image of the left front wheel FL is input. Then, a reference pattern is set at the center of the input image (S12). The center point of the reference pattern is (Xi, Yi). Pattern matching between the reference pattern and the comparison target pattern is performed (S14). The center point of the first comparison target pattern is (X
min, Ymin). The similarity of the matching result is recorded in association with the pattern center point. Until the matching of the comparison target pattern whose x coordinate of the center point is Xmax is performed, that is, until the matching of the comparison target pattern at the right end of the search area is completed, the processing of S14 is repeatedly performed through the determination step of S16.

【0028】S16がnoになると、水平方向に並ぶ比
較対象パターンの中から、最も大きな類似度を持つ最大
類似パターンの中心点が検出され、記録される(S1
8)。そして、S14で使っていた比較対象パターンの
y座標が、エリア上限値Ymaxと比較される(S2
0)。y≦Ymaxであれば、y座標に所定値y0を加
算して、S14に戻る。これにより、パターン中心点を
y0ずつ段階的にずらしながら、最大類似パターンの中
心点の検出(S14〜S18)が繰り返される。
When S16 becomes no, the center point of the largest similar pattern having the largest similarity is detected and recorded from among the comparison target patterns arranged in the horizontal direction (S1).
8). Then, the y coordinate of the comparison target pattern used in S14 is compared with the area upper limit value Ymax (S2).
0). If y ≦ Ymax, a predetermined value y0 is added to the y coordinate, and the process returns to S14. Thereby, the detection of the center point of the maximum similar pattern (S14 to S18) is repeated while shifting the pattern center point stepwise by y0.

【0029】S20の判断がnoであれば、探索エリア
全部のパターンマッチングおよび類似パターン検出が終
了している。そこで、S22に進み、これまで検出した
中心点(X1,Y1)〜(Xn,Yn)を結ぶ近似直線
を求める(S22)。そして、求めた直線のy軸に対す
る傾きから、スリップ角θを算出する(S24)。
If the determination in S20 is no, pattern matching and similar pattern detection for the entire search area have been completed. Then, the process proceeds to S22, and an approximate straight line connecting the center points (X1, Y1) to (Xn, Yn) detected so far is obtained (S22). Then, the slip angle θ is calculated from the inclination of the obtained straight line with respect to the y-axis (S24).

【0030】以上により1つの車輪のスリップ角が求め
られたので、4つの車輪のスリップ角算出が終了したか
どうかが判定される(S26)。まだ4輪の路面画像の
処理が終了していなければS10に戻り、次の車輪の路
面画像が読み込まれる。
Since the slip angle of one wheel has been obtained as described above, it is determined whether or not the calculation of the slip angle of the four wheels has been completed (S26). If the processing of the road surface image of the four wheels has not been completed yet, the process returns to S10, and the road surface image of the next wheel is read.

【0031】S26で4つの車輪のスリップ角が算出さ
れたと判定された場合は、所定時間後に撮影された路面
画像が入力され、再び上述の処理が繰り返される。これ
により、時々刻々と変化するタイヤスリップ角が順次求
められる。
If it is determined in S26 that the slip angles of the four wheels have been calculated, a road surface image taken after a predetermined time is input, and the above-described processing is repeated again. As a result, the tire slip angle that changes every moment is sequentially obtained.

【0032】以上、本発明の好適な実施形態を説明し
た。本実施形態によれば、CCDカメラを使って撮影し
た路面画像からタイヤスリップ角を求めている。従っ
て、重量の重い物体を車輪に取り付けることが不要で、
タイヤスリップ角を精度よく求めることができる。
The preferred embodiment of the present invention has been described above. According to the present embodiment, the tire slip angle is obtained from a road surface image captured using a CCD camera. Therefore, there is no need to attach heavy objects to the wheels,
The tire slip angle can be accurately determined.

【0033】本実施形態では、カメラ露光時間の間の路
面の流れが撮影画像に映ることを利用してスリップ角を
求めている。いわゆる画像のぶれを逆に利用して、スリ
ップ角を求めている。標準的なカメラを使って、それほ
ど早くないシャッタースピードで路面を撮影すればよ
く、少ない費用で容易にスリップ角を測定できる。
In the present embodiment, the slip angle is obtained by utilizing the fact that the flow of the road surface during the camera exposure time is reflected in the photographed image. The slip angle is obtained by using the so-called image blur in reverse. All you have to do is shoot the road with a standard camera at a shutter speed that is not too fast.

【0034】次に、本実施例の変形例を説明する。Next, a modification of this embodiment will be described.

【0035】(1)CCDカメラ以外の撮影装置が用い
られてもよい。好ましくは、CCDカメラと同等に小型
で軽量な固体撮像素子(MOS型等)を有するカメラが
適用される。
(1) A photographing device other than a CCD camera may be used. Preferably, a camera having a solid-state imaging device (such as a MOS type) that is as small and light as the CCD camera is applied.

【0036】(2)図7に示すように、車輪には、画像
伝達手段として光ファイバを取り付ける。光ファイバは
カメラに連結され、カメラは、車室内または他の適当な
場所に設置される。路面画像は光ファイバを通して伝達
され、カメラに撮影される。この構成では、比較的大型
のカメラ、例えばブラウン管をもつ従来形式のビデオカ
メラを適用することもできる。また、光ファイバ以外の
画像伝達手段が適用されてもよい。
(2) As shown in FIG. 7, an optical fiber is attached to the wheel as image transmission means. The optical fiber is connected to a camera, which is located in the cabin or other suitable location. The road surface image is transmitted through an optical fiber and photographed by a camera. In this configuration, a relatively large camera, for example, a conventional video camera having a cathode ray tube can be applied. Further, an image transmission unit other than the optical fiber may be applied.

【0037】(3)本実施形態では、CCDカメラのコ
ントロールユニットからアナログ映像信号が出力されて
いる。しかし、全体の処理を通して一貫してデジタル画
像信号が処理されてもよいことはもちろんである。
(3) In this embodiment, an analog video signal is output from the control unit of the CCD camera. However, it goes without saying that the digital image signal may be processed consistently throughout the entire process.

【0038】(4)路面画像は、カラー画像であっても
よい。カラー画像からグレースケール画像に変換したの
ち、スリップ角が算出されてもよい。
(4) The road surface image may be a color image. After converting from a color image to a grayscale image, the slip angle may be calculated.

【0039】(5)4つの車輪の路面画像を合成するマ
ルチビュワー18は廃止してもよい。例えば、各車輪に
ついての路面画像が別々のVTR装置に記録され、記録
画像からスリップ角が求められてもよい。
(5) The multiviewer 18 for synthesizing the road surface images of the four wheels may be omitted. For example, the road surface image for each wheel may be recorded on a separate VTR device, and the slip angle may be determined from the recorded image.

【0040】(6)VTR装置の代わりに、他の任意の
画像記録装置が用いられてもよい。例えば、周知のイメ
ージメモリ装置を適用することが好適である。
(6) Instead of the VTR device, any other image recording device may be used. For example, it is preferable to apply a known image memory device.

【0041】(7)上記の実施形態では、車外で記録画
像からスリップ角が求められていた。しかし、コンピュ
ータ装置を車両に搭載し、車内でスリップ角を求めても
よい。また、実施形態ではテストを目的としてスリップ
角を測定したが、他の目的、例えば実走行での車両制御
を目的としてスリップ角が測定されてもよい。
(7) In the above embodiment, the slip angle was obtained from the recorded image outside the vehicle. However, the computer device may be mounted on a vehicle and the slip angle may be determined inside the vehicle. In the embodiment, the slip angle is measured for the purpose of the test. However, the slip angle may be measured for another purpose, for example, for controlling the vehicle in actual running.

【0042】(8)図5の処理では、路面画像内に探索
エリアが設定された。探索エリアの形状および大きさは
任意である。路面画像の全体が探索エリアであってもよ
い。基準パターンおよび比較対象パターンの形状および
大きさもまた適当に変形してよい。
(8) In the processing of FIG. 5, a search area is set in the road surface image. The shape and size of the search area are arbitrary. The entire road surface image may be a search area. The shapes and sizes of the reference pattern and the comparison target pattern may also be appropriately modified.

【0043】(9)上記の処理では、1枚の画像に現れ
た路面流れの縞模様からスリップ角を算出している。し
かし、順次得られる複数枚の画像から路面の流れを求
め、スリップ角を算出してもよい。ここでは、いわゆる
静止画像ではなく動画像からスリップ角が算出される。
(9) In the above processing, the slip angle is calculated from the stripe pattern of the road flow appearing in one image. However, the slip angle may be calculated by calculating the flow on the road from a plurality of images obtained sequentially. Here, the slip angle is calculated from a moving image instead of a so-called still image.

【0044】(10)CCDカメラ(またはその他の撮
影装置)を車体に取り付けてもよい。この場合、車体か
ら見た路面画像が撮影される。路面画像に対して上記と
同様の処理を行うことにより、車体スリップ角が求めら
れる。車体スリップ角とは、車体が路面に対して動く方
向を示す角度である。
(10) A CCD camera (or other photographing device) may be mounted on the vehicle body. In this case, a road surface image viewed from the vehicle body is captured. By performing the same processing as described above on the road surface image, the vehicle body slip angle is obtained. The vehicle body slip angle is an angle indicating a direction in which the vehicle body moves with respect to a road surface.

【0045】(11)車体から見た路面画像を基にして
タイヤスリップ角を求めることもできる。車体に取り付
けたカメラで路面を撮影するとともに、撮影時の車輪舵
角を記録しておく。車輪舵角は、車体に対する車輪の向
きを示す角度である。車輪舵角は、直接に検出されても
よく、ハンドル切れ角から求めてもよい。車体スリップ
角から車輪舵角を差し引くことにより、タイヤスリップ
角が求められる。
(11) The tire slip angle can be obtained based on the road surface image viewed from the vehicle body. The road surface is photographed by a camera attached to the vehicle body, and the wheel steering angle at the time of photographing is recorded. The wheel steering angle is an angle indicating the direction of the wheel with respect to the vehicle body. The wheel steering angle may be directly detected, or may be obtained from the steering wheel turning angle. The tire slip angle is obtained by subtracting the wheel steering angle from the vehicle body slip angle.

【0046】(12)図2の装置を利用して車速を計測
することもできる。この場合、車速計測が良好に行える
ようにシャッタースピードが設定変更される。例えば、
シャッタースピードが非常に短く設定される。そして、
路面画像内での模様の流れの長さから車速を算出する。
(12) The vehicle speed can be measured using the apparatus shown in FIG. In this case, the setting of the shutter speed is changed so that the vehicle speed can be measured favorably. For example,
The shutter speed is set very short. And
The vehicle speed is calculated from the length of the flow of the pattern in the road surface image.

【0047】(13)タイヤスリップ角は、図1の定義
には限定されない。スリップ角は、タイヤに対して路面
が流れる方向を示す何らかの角度であればよい。図1と
異なる基準で定義されるタイヤスリップ角にも本発明は
同様に適用される。例えば、図1のスリップ角の補角が
測定されてもよい。さらに、角度を示すことができる他
のパラメータ(例えば三角関数)が測定されてもよい。
タイヤスリップ角に限らず、他のスリップ角についても
同様である。
(13) The tire slip angle is not limited to the definition in FIG. The slip angle may be any angle that indicates the direction in which the road surface flows with respect to the tire. The present invention is similarly applied to a tire slip angle defined based on a different standard from FIG. For example, the supplementary angle of the slip angle in FIG. 1 may be measured. Further, other parameters that can indicate the angle (eg, trigonometric functions) may be measured.
The same applies to other slip angles as well as the tire slip angle.

【0048】[0048]

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、路面画像における路面の流れ方向からスリップ角が
求められる。路面画像は軽量な固体撮像素子等を用いて
撮影することができ、これにより、精度よくスリップ測
定を行うことができる。
As described above, according to the present invention, the slip angle can be obtained from the flow direction of the road surface in the road surface image. The road surface image can be photographed using a light-weight solid-state imaging device or the like, whereby the slip measurement can be performed with high accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 タイヤスリップ角の定義を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a definition of a tire slip angle.

【図2】 本発明の実施形態のスリップ角測定装置の構
成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a slip angle measurement device according to an embodiment of the present invention.

【図3】 車輪へのCCDカメラの取付状態を示す模式
的な図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a state where a CCD camera is mounted on wheels.

【図4】 図2の4つのCCDカメラによって撮影され
た路面画像を1つに合成した画像を模式的に示す図であ
る。
4 is a diagram schematically showing an image obtained by combining road surface images taken by the four CCD cameras of FIG. 2 into one;

【図5】 路面画像からスリップ角を求める処理を示す
図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a process of obtaining a slip angle from a road surface image.

【図6】 スリップ角算出装置が路面画像からスリップ
角を求める処理を示すフローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart illustrating a process in which a slip angle calculation device obtains a slip angle from a road surface image.

【図7】 変形例における路面画像撮影装置を示す図で
ある。
FIG. 7 is a diagram illustrating a road surface image capturing device according to a modification.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 車両、12a,12b,12c,12d 車輪、
14a,14b,14c,14d CCDカメラ、20
VTR装置、24 スリップ角算出装置。
10 vehicles, 12a, 12b, 12c, 12d wheels,
14a, 14b, 14c, 14d CCD camera, 20
VTR device, 24 Slip angle calculation device.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水野 雅彦 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内 Fターム(参考) 2F065 AA32 AA37 CC11 CC12 CC13 DD02 FF04 JJ03 JJ05 JJ26 LL02 QQ17 QQ18 QQ31 QQ38 RR06 UU05 5B057 AA16 BA15 DC08 DC32  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing from the front page (72) Inventor Masahiko Mizuno 41-cho, Yokomichi, Nagakute-machi, Aichi-gun, Aichi Prefecture F-term (reference) 2F065 AA32 AA37 CC11 CC12 CC13 DD02 FF04 JJ03 JJ05 JJ26 LL02 QQ17 QQ18 QQ31 QQ38 RR06 UU05 5B057 AA16 BA15 DC08 DC32

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 車両に搭載されたカメラを用いて走行中
に路面画像を撮影し、路面画像からスリップ角を求める
ことを特徴とするスリップ角測定方法。
1. A method for measuring a slip angle, comprising: taking a road surface image while traveling using a camera mounted on a vehicle; and determining a slip angle from the road surface image.
【請求項2】 請求項1に記載のスリップ角測定方法に
おいて、 路面画像にカメラ露光時間の間の路面の流れが映ること
を利用し、路面画像中の路面の流れ方向に基づいてスリ
ップ角を求めることを特徴とするスリップ角測定方法。
2. The slip angle measuring method according to claim 1, wherein the slip angle is determined based on the flow direction of the road surface in the road surface image by utilizing the fact that the road surface image is reflected in the road surface image during the camera exposure time. A method for measuring a slip angle, characterized in that it is determined.
【請求項3】 請求項2に記載のスリップ角測定方法に
おいて、 路面画像から互いに類似する複数のパターンを探し出
し、該複数のパターンの位置から路面の流れ方向を求め
ることを特徴とするスリップ角測定方法。
3. The slip angle measurement method according to claim 2, wherein a plurality of patterns similar to each other are searched for from the road surface image, and a flow direction of the road surface is obtained from positions of the plurality of patterns. Method.
【請求項4】 請求項3に記載のスリップ角測定方法に
おいて、 路面画像内に基準パターンを設定し、基準パターンと類
似するパターンを路面画像から探し出すことを特徴とす
るスリップ角測定方法。
4. The slip angle measuring method according to claim 3, wherein a reference pattern is set in the road surface image, and a pattern similar to the reference pattern is searched for from the road surface image.
【請求項5】 請求項1に記載のスリップ角測定方法に
おいて、 車輪から見た路面画像からタイヤスリップ角を求めるこ
とを特徴とするスリップ角測定方法。
5. The slip angle measuring method according to claim 1, wherein a tire slip angle is obtained from a road surface image viewed from a wheel.
【請求項6】 請求項1に記載のスリップ角測定方法に
おいて、 車体から見た路面画像から車体スリップ角を求めること
を特徴とするスリップ角測定方法。
6. The slip angle measuring method according to claim 1, wherein the vehicle body slip angle is obtained from a road surface image viewed from the vehicle body.
【請求項7】 請求項1に記載のスリップ角測定方法に
おいて、 車体から見た路面画像および車輪舵角からタイヤスリッ
プ角を求めることを特徴とするスリップ角測定方法。
7. The slip angle measuring method according to claim 1, wherein a tire slip angle is obtained from a road surface image viewed from a vehicle body and a wheel steering angle.
【請求項8】 請求項1〜7に記載のスリップ角測定方
法において、 固体撮像素子を用いて路面画像を撮影することを特徴と
するスリップ角測定方法。
8. The slip angle measuring method according to claim 1, wherein a road surface image is photographed using a solid-state imaging device.
【請求項9】 車両に搭載され、走行中に路面画像を撮
影する撮影手段と、 撮影手段が撮影した路面画像からスリップ角を求めるス
リップ角算出手段と、 を含むことを特徴とするスリップ角測定装置。
9. A slip angle measurement, comprising: photographing means mounted on a vehicle for photographing a road surface image during traveling; and slip angle calculating means for calculating a slip angle from the road surface image photographed by the photographing means. apparatus.
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Cited By (6)

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